FR3082007A1 - Procede et systeme de determination d'une dimension caracteristique d'un navire - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de détermination d'une dimension d'un navire (10), le procédé étant mis en oeuvre par un système électronique (12) comprenant un dispositif radar comprenant deux voies de réception, le procédé comprenant : - l'acquisition, pour chacune des deux voies de réception du dispositif radar, d'une image radar à synthèse d'ouverture imageant le navire (10) dans un environnement, - la somme des amplitudes respectives des pixels des deux images radar pour obtenir une image somme, - l'extraction des pixels de l'image somme imageant le navire (10) pour obtenir un masque du navire (10), - la détermination d'une plage de différences de phase entre les signaux radar reçus par chacune des deux voies de réception, et - la détermination d'une dimension du navire (10) en fonction du masque du navire (10) et de la plage de différences de phase.
Description
Procédé et système de détermination d’une dimension caractéristique d’un navire
La présente invention concerne un procédé de détermination d’au moins une dimension caractéristique d’un navire. La présente invention porte aussi sur un système associé de détermination d’au moins une dimension caractéristique d’un navire. La présente invention concerne également un aéronef comprenant un tel système de détermination.
Le domaine technique est celui de l’imagerie radar de cibles maritimes, tels que des navires. L’imagerie radar permet d’obtenir des images représentatives des réflecteurs élémentaires des navires. L’imagerie radar repose sur le traitement des signaux de rétrodiffusion issus de l’objet à observer et enregistrés par un dispositif radar cohérent.
En particulier, l’imagerie SAR (de l’anglais « Synthetic Aperture Radar » traduit en français par « radar à synthèse d’ouverture ») est une technique d’imagerie radar permettant de fournir des vues de dessus des navires. Une image SAR représente les réflecteurs d'un navire vus par le dispositif radar en fonction de la distance desdits réflecteurs par rapport au dispositif radar et de la fréquence Doppler du signal radar réfléchi sur lesdits réflecteurs.
Plus précisément, une image SAR est une matrice l(x, y) de pixels. Chaque pixel a une amplitude correspondant à la puissance réfléchie par un réflecteur, et des coordonnées (x,y). Chaque colonne (axe x) de la matrice de pixels correspond à une distance entre un réflecteur et le dispositif radar. Ainsi, l'axe x de l'image SAR, aussi appelé axe distance, est une représentation de la direction de visée entre un réflecteur et le dispositif radar lors de l'acquisition de l'image SAR. Chaque ligne (axe y) de la matrice de pixels correspond à un décalage en fréquence causé par l’effet Doppler et indicatif d’une vitesse relative entre le réflecteur et le dispositif radar. Ainsi, l'axe y de l'image SAR, aussi appelé axe doppler, est une représentation de la vitesse relative entre le réflecteur et le dispositif radar. Les grandeurs de distance et de décalage en fréquence étant échantillonnées avec des pas prédéterminés, on parlera respectivement de case distance et de case doppler pour chaque coordonnée d'un pixel.
Les images SAR sont notamment utilisées pour l’imagerie radar maritime de surveillance dans le but d’extraire une signature du navire permettant une classification, voire une reconnaissance du navire. En particulier, les images SAR sont utilisées pour déterminer des dimensions caractéristiques des navires, telles que la longueur ou la largeur des navires.
Pour obtenir de telles dimensions caractéristiques des navires, il convient de déterminer, d'une part, la relation entre les cases distance et la distance entre un réflecteur et le dispositif radar, et d'autre part, la relation entre les cases doppler et la distance entre le réflecteur et la direction de visée. La relation pour les cases distance est connue puisque l’échantillonnage temporel sur l’axe distance correspond à un échantillonnage en distance. La relation pour les cases doppler dépend du défilement angulaire entre le dispositif radar et le point imagé entre le début et la fin de l’acquisition.
Dans le cas de l’imagerie de terrain, illustrée en figure 1, les réflecteurs du navire sont fixes et seul le dispositif radar porté par un aéronef se déplace d’un angle a par rapport au navire. Dans ce cas, la relation pour les cases doppler est connue, ce qui permet d'en déduire des dimensions fiables du navire.
Néanmoins, dans le cas de l’imagerie de cibles maritimes, le défilement angulaire des réflecteurs qui est habituellement la conséquence du déplacement du détecteur radar présente généralement une autre contribution, à savoir le mouvement propre du navire imagé. Par exemple, dans l’exemple illustré par la figure 2, le navire est, en outre, affecté d’un mouvement de lacet β au cours de l’acquisition. Ainsi, au défilement angulaire a généré par le déplacement du dispositif radar s’ajoute le défilement angulaire β généré par le mouvement du navire. La vitesse de lacet du navire n’étant pas connue, la relation pour les cases doppler n’est donc pas maîtrisée et les dimensions déterminées du navire sont susceptibles de présenter des erreurs non négligeables.
II existe donc un besoin pour un procédé permettant de déterminer de manière fiable les dimensions caractéristiques d’un navire, telles que la longueur ou la largeur du navire, indépendamment des éventuels mouvements dudit navire.
A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de détermination d’au moins une dimension caractéristique d’un navire, telle que la longueur ou la largeur du navire, le procédé étant mis en œuvre par un système électronique, le système électronique comprenant un dispositif radar et un calculateur, le dispositif radar comprenant au moins deux voies distinctes de réception d’un signal radar, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- l’acquisition, pour chacune des deux voies de réception du dispositif radar, d’une image radar à synthèse d’ouverture imageant le navire dans un environnement, les deux images radar résultant de signaux radar issus d’un même signal d’émission radar et respectivement reçus par chacune des deux voies de réception du dispositif radar, chaque image radar étant une matrice de pixels, chaque pixel ayant une amplitude et des coordonnées appelées case distance et case doppler,
- la somme des amplitudes respectives des pixels des deux images radar pour obtenir une image somme,
- l’extraction des pixels de l’image somme imageant le navire pour obtenir un masque du navire,
- la détermination d’une plage de différences de phase entre les signaux radar reçus par chacune des deux voies de réception, et
- la détermination d’une dimension caractéristique du navire en fonction du masque du navire et de la plage de différences de phase déterminée.
Selon d’autres aspects avantageux de l’invention, le procédé de détermination comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- le dispositif radar a une géométrie, les deux images radar étant acquises à une fréquence d’échantillonnage, à une distance de prise de vue et selon une direction de visée, l’étape de détermination d’une dimension caractéristique comprenant :
• une sous-étape de détermination d’une dimension transverse du navire suivant une direction transverse en fonction du masque du navire, de la plage de différences de phase déterminée, de la distance de prise de vue et de la géométrie du dispositif radar, la direction transverse étant une direction orthogonale à la direction de visée, • une sous-étape de détermination d’une dimension radiale du navire suivant une direction radiale en fonction du masque du navire, et de la fréquence d’échantillonnage, la direction radiale étant la direction de visée, et • une sous-étape de détermination de la dimension caractéristique en fonction de la dimension radiale et de la dimension transverse déterminées ;
- la sous-étape de détermination d’une dimension transverse du navire comprend :
• le calcul d’une extension angulaire correspondant à la plage de différences de phase déterminée en fonction de la géométrie du dispositif radar et de la plage de différences de phase déterminée, et • le calcul de la dimension transverse en fonction de l’extension angulaire calculée et de la distance de visée ;
- l’étape de détermination de la plage de différences de phase comprend :
• une sous-étape de calcul, pour chaque ensemble de pixels du masque ayant la même case doppler, d’une différence de phase intermédiaire en fonction des signaux radar reçus par chacune des deux voies de réception et correspondant aux pixels dudit ensemble, et • une sous-étape d’obtention de la plage de différences de phase en fonction des différences de phase intermédiaires calculées.
- pour chaque ensemble de pixels du masque ayant la même case doppler, le calcul de la différence de phase intermédiaire comprend :
• le calcul, pour chaque pixel de l’ensemble, du produit du signal reçu sur la première voie de réception et correspondant audit pixel par le conjuguée du signal reçu sur la deuxième voie de réception et correspondant audit pixel, • le calcul de la somme des produits calculés, la différence de phase intermédiaire pour ledit ensemble étant l’argument de la somme calculée ;
- l’étape de détermination de la plage de différences de phase comprend une sous-étape de calcul d’une régression linéaire des différences de phase intermédiaires par rapport aux cases doppler du masque ;
- le calcul des différences de phase intermédiaires comprend, en outre, pour chaque ensemble de pixels du masque ayant la même case doppler, le calcul du module de la somme calculée, les différences de phase intermédiaires utilisées pour le calcul de la régression linéaire étant pondérées par les modules calculés correspondants ;
- l’étape de détermination de la plage de différences de phase comprend également :
• une sous-étape de calcul de l’écart entre chaque différence de phase intermédiaire et la projection de ladite différence de phase intermédiaire sur la droite issue de la régression linéaire calculée, et • une sous-étape d’élimination des différences de phase intermédiaires dont les écarts calculés sont strictement supérieurs à un seuil, les sous-étapes de calcul d’une régression linéaire, de calcul d’écarts et d’élimination étant répétées pour les valeurs restantes de différences de phase intermédiaires, la plage de différences de phase étant obtenue en fonction de la pente de la dernière régression linéaire calculée.
L’invention concerne, en outre, un système de détermination d’au moins une dimension caractéristique d’un navire, telle que la longueur ou la largeur du navire, le système électronique comprenant un dispositif radar et un calculateur, le dispositif radar comprenant au moins deux voies distinctes de réception d’un signal radar, le système électronique étant propre à mettre en oeuvre un procédé de détermination tel que décrit précédemment.
L’invention a aussi pour objet un aéronef comprenant un système électronique de détermination tel que décrit précédemment.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation de l’invention, donnés à titre d’exemple uniquement et en référence aux dessins qui sont :
- figure 1, une représentation schématique d’un exemple d’un aéronef se déplaçant par rapport à un navire immobile,
- figure 2, une représentation schématique d’un exemple d’un aéronef se déplaçant par rapport à un navire ayant un mouvement de lacet, figure 3, une représentation schématique vue de dessus d’une situation dans laquelle un système électronique embarqué dans un aéronef détermine une dimension caractéristique d’un navire,
- figure 4, une représentation schématique d’un exemple du système électronique de la figure 3, figure 5, un organigramme d’un exemple de mise en œuvre d’un procédé de détermination selon l’invention,
- figure 6, une représentation schématique d’un exemple d’une régression linéaire des différences de phase intermédiaires par rapport aux cases doppler du masque du navire, et
- figure 7, une représentation schématique d’un exemple d’une extension angulaire correspondant à une plage de différences de phase.
Un navire 10 et un aéronef 11 sont illustrés par la figure 3.
Le navire 10 comprend des réflecteurs propres à réfléchir un signal radar. Les réflecteurs du navire 10 sont, par exemple, la coque du navire 10, les superstructures du navire 10, telles que le château, la ou les grues ou le mât du navire 10, ou encore les rambardes de sécurité du navire 10.
Les dimensions caractéristiques du navire 10 sont, par exemple, la longueur du navire 10, la largeur du navire 10, la distance entre le mât du navire 10 et la proue du navire 10 ou encore la longueur du château du navire 10.
L’aéronef 11 comprend un système électronique 12 de détermination d’au moins une dimension caractéristique du navire 10.
Le système électronique 12 est configuré pour entraîner la mise en œuvre d’un procédé de détermination d’au moins une dimension caractéristique du navire 10.
Dans l’exemple illustré par la figure 4, le système électronique 12 comprend un dispositif radar 14 et un calculateur 16.
Dans l’exemple illustré par la figure 4, le dispositif radar 14 comprend au moins un émetteur 16 d’un signal radar et au moins un récepteur 18 du signal radar réfléchi sur des réflecteurs. Le récepteur 18 comprend au moins deux voies A, B distinctes de réception d’un signal radar. L’émetteur 16 et le récepteur 18 du dispositif radar 14 forment alors une antenne 20.
Le dispositif radar 14 présente une géométrie. Dans l’exemple illustré par la figure 4, la géométrie du dispositif radar 14 est définie en fonction des dimensions et de la forme de l’antenne 20 du dispositif radar 14. Par exemple, l’antenne 20 présente une forme carrée.
Le calculateur 16 est, par exemple, un ordinateur. Le calculateur 16 comprend, par exemple, une unité de traitement de données, des mémoires, un lecteur de support d’informations et une interface homme-machine, tel qu’un clavier ou un afficheur.
Dans l’exemple illustré par la figure 4, le système électronique 12 est porté par l’aéronef 11.
En variante, seul le dispositif radar 14 est porté par l’aéronef 11 et le calculateur 16 est installé dans une entité qui est, par exemple, au sol. Cela permet de déporter le traitement des images acquises via le dispositif radar 14 en dehors de l’aéronef 11.
Avantageusement, lorsque le calculateur 16 est déporté du dispositif radar 14, l'homme du métier comprendra que l’unité de traitement du calculateur 16 est propre à interagir avec un produit programme d’ordinateur adapté pour entraîner la mise en œuvre d’un procédé de détermination d’au moins une dimension caractéristique du navire 10. Dans ce cas, le produit programme d’ordinateur comporte un support lisible d’informations sur lequel est mémorisé le programme d’ordinateur.
L’homme du métier comprendra également que le dispositif radar 14 et/ou le calculateur 16 sont adaptés à être embarqués dans des porteurs autres que l’aéronef 11 à condition que lesdits porteurs permettent au dispositif radar 14 d’acquérir des images radar à synthèse d’ouverture du navire 10. Par exemple, le dispositif radar 14 et/ou le calculateur 16 sont embarqués dans un drone.
Le fonctionnement du système électronique 12 est maintenant décrit en référence à la figure 5 qui illustre un exemple de mise en œuvre d’un procédé de détermination selon l’invention.
Le procédé de détermination comprend une étape 100 d’acquisition, pour chacune des deux voies de réception A, B du dispositif radar 14, d’une image radar à synthèse d’ouverture lA(x, y), Ib(x, y), aussi appelée image SAR, imageant le navire 10 dans un environnement. L’environnement est typiquement l’étendue d’eau sur laquelle navigue le navire 10.
Les deux images radar lA(x, y), lB(x, y) résultent de signaux radar issus d’une même émission radar et respectivement reçus par chacune des deux voies de réception A, B du dispositif radar 14. Les deux images radar lA(x, y), Ib(x, y) sont acquises à une fréquence d’échantillonnage feCh> à une distance de prise de vue D et selon une direction de visée V. La distance de prise de vue D et la direction de visée V sont illustrés par la figure 3.
Chaque image radar lA(x, y), lB(x, y) est une matrice de pixels.
Chaque pixel comprend une amplitude correspondant à la puissance réfléchie par un réflecteur et des coordonnées (x, y).
Chaque colonne (axe x) de la matrice de pixels correspond à une distance entre un réflecteur et le dispositif radar 14. Ainsi, l'axe x de chaque image radar lA(x, y), lB(x, y), aussi appelé axe distance, est une représentation de la direction de visée V entre un réflecteur et le dispositif radar 14 lors de l'acquisition de l'image radar lA(x, y), lB(x, y). Chaque ligne (axe y) de la matrice de pixels correspond à un décalage en fréquence causé par l’effet Doppler et indicatif d’une vitesse relative entre le réflecteur et le dispositif radar 14. L'axe y de chaque image radar lA(x, y), lB(x, y), aussi appelé axe doppler, est une représentation de la vitesse relative entre le réflecteur et le dispositif radar 14. Les grandeurs de distance et de décalage en fréquence étant échantillonnées avec des pas prédéterminés, on parlera respectivement de case distance et de case doppler pour chaque coordonnée x, y d'un pixel.
Le procédé de détermination comprend une étape 110 de somme des amplitudes respectives des pixels des deux images radar lA(x, y), lB(x, y) pour obtenir une image somme ΙΣ(χ, y). Les pixels de l’image somme ΙΣ(χ, y) ont donc une amplitude égale à la somme des amplitudes des pixels correspondants des deux images radar IA(x, y), lB(x, y) et des coordonnées (x,y) égales aux coordonnées des pixels correspondants des deux images radar lA(x, y), lB(x, y) acquises. L’étape de somme 110 est mise en oeuvre par le calculateur 16.
Le procédé de détermination comprend une étape 120 d’extraction des pixels de l’image somme ΙΣ(χ, y) imageant le navire 10 pour obtenir un masque M(x, y) du navire 10. L’étape d’extraction 120 est mise en œuvre par le calculateur 16.
Plus précisément, l’étape d’extraction 120 consiste à classifier les pixels en deux catégories : une première catégorie regroupant les pixels imageant les réflecteurs du navire 10 et une deuxième catégorie regroupant les pixels imageant l’environnement du navire 10 (fouillis de mer) ou sur lesquels figure du bruit, tel que du bruit thermique. Puis, seuls les pixels de la première catégorie sont extraits pour former le masque M(x,y) du navire 10.
L’étape d’extraction 120 est, par exemple, réalisée par une technique de séparation par mélange de lois. La technique de séparation par mélange de lois consiste à faire l’hypothèse que l’amplitude des pixels imageant le navire 10 suit une première loi, alors que le fouillis de mer suit une deuxième loi, distincte de la première loi. Selon cette technique, un seuil est calculé analytiquement pour séparer les deux catégories de pixels, à probabilité de fausse alarme donnée.
Dans un autre exemple, l’étape d’extraction 120 est réalisée par une méthode d’Otsu visant à minimiser la variance intra-classe.
Optionnellement, l’étape d’extraction 120 comprend, avant la classification et l’extraction des pixels, l’application d’un traitement sur l’image somme ΙΣ(χ, y) visant à améliorer la qualité de l’image somme ΙΣ(χ, y). Le traitement consiste, par exemple, à filtrer des artefacts liés à la rétrodiffusion des vagues d’étrave ou de sillage ou des échos défocalisés du fait de leur mouvement au cours de l’acquisition (effet Doppler) ou, plus généralement à réduire le bruit de l’image ΙΣ(χ, y).
Optionnellement, l’étape d’extraction 120 comprend une étape d’application d’opérations morphologiques (fermeture, dilatation ou ouverture) sur les pixels extraits.
Le procédé de détermination comprend une étape 130 de détermination, par le calculateur 16, d’une plage de différences de phase Δφ entre les signaux radar reçus par chacune des deux voies de réception A, B et permettant d’imager le navire 10.
L’étape 130 de détermination de la plage de différences de phase Δφ comprend une première sous-étape 130A de calcul, pour chaque ensemble de pixels du masque M(x, y) ayant la même case doppler, d’une différence de phase intermédiaire Δφιη(, en fonction des signaux radar reçus par chacune des deux voies de réception A, B et correspondant aux pixels dudit ensemble.
Par exemple, le calcul de chaque différence de phase intermédiaire A<pint comprend :
• le calcul, pour chaque pixel de l’ensemble, du produit du signal reçu sur la première voie de réception A et correspondant audit pixel par le conjuguée du signal reçu sur la deuxième voie de réception B et correspondant audit pixel, • le calcul de la somme des produits calculés, et • le calcul de l’argument et, le cas échéant, du module de la somme calculée.
La somme des produits calculés est exprimée sous forme mathématique par l’expression suivante :
V(Xdop) = ΣγΑ(ΧοοΡ>Υ) R(xD0P>y) (1)
Où :
• v(xdop) désigne la somme des produits calculés pour un ensemble de pixels du masque M(x, y) de même case doppler xD0P, • A(x,y~) désigne le signal reçu sur la première voie de réception A et correspondant au pixel de coordonnées (x, y), • B(x,y) désigne le signal reçu sur la deuxième voie de réception B et correspondant au pixel de coordonnées (x, y), • B(x, y) désigne le conjugué du signal B(x,y), et • ZyZ(y) désigne la somme sur tous les y (c’est-à-dire sur toutes les cases distance) de la grandeur Z.
La différence de phase intermédiaire A<pint de chaque ensemble est l’argument de la somme des produits calculés pour ledit ensemble, c’est à dire l’argument de v(xD0P).
L’étape 130 de détermination de la plage de différences de phase Δφ comprend, également, une deuxième sous-étape 130B de calcul d’une régression linéaire des différences de phase intermédiaires A(pint par rapport aux cases doppler du masque M(x, y). Un exemple d’une droite D1 issue d’une régression linéaire calculée est illustré par la figure 6.
Avantageusement, les différences de phase intermédiaires A<pint utilisées pour le calcul de la régression linéaire sont pondérées par les modules calculés correspondants.
L’étape 130 de détermination de la plage de différences de phase Δφ comprend, également, une troisième sous-étape 130C de calcul de l’écart entre chaque différence de phase intermédiaire A<Pint et la projection de ladite différence de phase intermédiaire Δφ,ηΐ sur la droite D1 issue de la régression linéaire.
L’étape 130 de détermination de la plage de différences de phase Δφ comprend aussi une quatrième sous-étape 130D d’élimination des différences de phase intermédiaires Δφιη1 dont les écarts calculés sont strictement supérieurs à un seuil. Un exemple de seuil S est illustré par la figure 6. Dans cet exemple, les points P1, P2, P3 et P4 sont éliminés puisque la distance desdits points par rapport à la droite D1 est strictement supérieure au seuil S.
Le seuil dépend, par exemple, de la précision recherchée et du rapport signal à bruit présenté par le navire 10. Le seuil est, par exemple, fixé empiriquement.
Les sous-étapes de calcul d’une régression linéaire 130B, de calcul d’écarts 130C et d’élimination 130D sont répétées pour les valeurs restantes de différences de phase intermédiaires Aq>int, par exemple, un nombre prédéterminé de fois. Le nombre prédéterminé de fois est, par exemple, égal à deux.
Avantageusement, les sous-étapes de calcul d’une régression linéaire 130B, de calcul d’écarts 130C et d’élimination 130D sont répétées jusqu’à ce que les écarts de toutes les différences de phase intermédiaires restantes A<pint soient inférieurs ou égaux au seuil.
L’étape 130 de détermination de la plage de différences de phase Δφ comprend aussi une cinquième sous-étape 130E de calcul de la pente, aussi appelé coefficient directeur, de la dernière régression linéaire calculée. La plage de différences de phase Δφ est le produit de la pente de la dernière régression linéaire calculée par l’extension en nombre de cases doppler imageant le navire 10, c’est-à-dire par le nombre de pixels du masque M(x, y) ayant des cases doppler distinctes.
En variante, la cinquième sous-étape 130E comprend la détermination des deux différences de phase intermédiaires Δφ^ correspondant aux points extrêmes de la droite issue de la dernière régression linéaire calculée sur la plage des cases doppler du masque M(x,y). La plage de différences de phase Δφ est la différence des deux différences de phase intermédiaires Δφιη( déterminées pour les points extrêmes.
En variante, l’étape de détermination de la plage de différences de phase Δφ comprend seulement les première, deuxième et cinquième sous-étapes 130A, 130B, 130C de sorte que la différence de phase Δφ est fonction de la seule régression linéaire calculée.
Le procédé de détermination comprend une étape 140 de détermination, par le calculateur 16, d’une dimension caractéristique du navire 10.
L’étape 140 de détermination comprend une première sous-étape 140A de détermination d’une dimension transverse Ltrans du navire 10 suivant une direction transverse. La direction transverse est une direction orthogonale à la direction de visée V. Un exemple de dimension transverse Ltrans est illustré par la figure 3.
La détermination de la dimension transverse Ltrans du navire 10 comprend le calcul d’une extension angulaire ôG correspondant à la plage de différences de phase Δφ déterminée en fonction de la géométrie du dispositif radar 14 et de la plage de différences de phase déterminée Δφ. Un exemple d’extension angulaire est illustré par la figure 7.
Par exemple, pour une antenne carrée de côté L non pondérée, l’extension angulaire 5G est donnée par l’expression suivante :
SG = (2)
0.89·π
Où :
• OsdB est la valeur de l’ouverture de l’antenne pour laquelle le gain a diminué de 3 dB par rapport au gain antenne maximum, dans le cas d’une antenne carrée de côté L non pondérée Θ3(ΙΒ = 0.89 · p • λ est la longueur d’onde du signal radar, et • Δ</> est la plage de différences de phase entre les signaux radar reçus par chacune des deux voies de réception A et B.
Puis, la dimension transverse Ltrans est calculée en fonction de l’extension angulaire calculée 5G et de la distance de visée D. Plus précisément, la dimension transverse Ltrans est le produit de l’extension angulaire 5G et de la distance de visée D, donnée par l’expression suivante :
Ltrans — D SG (3)
L’étape 140 de détermination comprend une deuxième sous-étape 140B de détermination d’une dimension radiale Lrad du navire 10 suivant une direction radiale. La direction radiale est la direction de visée V. Un exemple de dimension radiale Lrad est illustré par la figure 3.
La détermination de la dimension radiale Lrad du navire 10 comprend le calcul de la distance représentée par chaque case distance en fonction de la fréquence d’échantillonnage feCh· Par exemple, la distance LD représentée par chaque case distance est donnée par l’expression suivante :
Ld ~ 2 fech (4)
Où :
• c est vitesse de propagation du signal radar.
Puis, le nombre de pixels du masque M(x,y) ayant des cases distance distinctes est déterminé.
La dimension radiale Lrad est le produit de la distance LD représentée par chaque case distance et du nombre de pixels déterminés.
L’étape 140 de détermination comprend une troisième sous-étape 140C de détermination de la dimension caractéristique en fonction de la dimension radiale Lrad et de la dimension transverse Ltrans déterminées.
Par exemple, la dimension caractéristique est donnée par l’expression suivante :
L = ^jLra(t + Ltrans (5)
Où :
• L désigne une estimation de la dimension caractéristique, et • y/X désigne la fonction racine carrée de X.
Ainsi, le procédé selon l’invention permet par le calcul de la plage de différences de phase Δφ entre les signaux reçus sur chaque voie de réception A, B d’obtenir des dimensions caractéristiques non affectée par le mouvement du navire 10.
Le procédé selon l’invention peut notamment être utilisé en complément d’un procédé de l’état de la technique, consistant à connaître à la fois la distance représenté par chaque pixel sur l’axe distance et la distance représenté par chaque pixel sur l’axe doppler, ou pour contrôler une estimation effectuée par un tel procédé de l’état de la 5 technique. Ainsi, lorsque les résultats obtenus à l’issue des deux procédés sont proches, le résultat du procédé de l’état de la technique est validé, ce procédé présentant moins d’approximations que le procédé de l’invention. Par contre, lorsque les résultats obtenus à l’issue des deux procédés sont significativement éloignés, il est supposé que le navire 10 a eu un mouvement propre, et c’est le résultat du procédé de l’invention qui est conservé.
Le procédé selon l’invention permet donc de déterminer de manière fiable les dimensions caractéristiques d’un navire 10, telles que la longueur ou la largeur du navire 10, indépendamment des éventuels mouvements dudit navire 10.
Claims (10)
- REVENDICATIONS1, - Procédé de détermination d’au moins une dimension caractéristique d’un navire (10), telle que la longueur ou la largeur du navire (10), le procédé étant mis en oeuvre par un système électronique (12), le système électronique (12) comprenant un dispositif radar (14) et un calculateur (16), le dispositif radar (14) comprenant au moins deux voies (A, B) distinctes de réception d’un signal radar, le procédé comprenant les étapes suivantes :- l’acquisition, pour chacune des deux voies de réception (A, B) du dispositif radar (14), d’une image radar à synthèse d’ouverture (lA(x, y), Ib(x, y)) imageant le navire (10) dans un environnement, les deux images radar (lA(x, y), lB(x, y)) résultant de signaux radar issus d’un même signal d’émission radar et respectivement reçus par chacune des deux voies de réception (A, B) du dispositif radar (14), chaque image radar (lA(x, y), lB(x, y)) étant une matrice de pixels, chaque pixel ayant une amplitude et des coordonnées appelées case distance et case doppler,- la somme des amplitudes respectives des pixels des deux images radar (lA(x, y), lB(x, y)) pour obtenir une image somme (ΙΣ(χ, y)),- l’extraction des pixels de l’image somme (ΙΣ(χ, y)) imageant le navire (10) pour obtenir un masque (M(x, y)) du navire (10),- la détermination d’une plage (Δφ) de différences de phase entre les signaux radar reçus par chacune des deux voies de réception (A, B), et- la détermination d’une dimension caractéristique du navire (10) en fonction du masque (M(x, y)) du navire (10) et de la plage de différences de phase (Δφ) déterminée.
- 2. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel le dispositif radar (14) a une géométrie, les deux images radar (lA(x, y), lB(x, y)) étant acquises à une fréquence d’échantillonnage (fech), à une distance de prise de vue (D) et selon une direction de visée (V), l’étape de détermination d’une dimension caractéristique comprenant :• une sous-étape de détermination d’une dimension transverse (Ltrans) du navire (10) suivant une direction transverse en fonction du masque (M(x, y)) du navire (10), de la plage de différences de phase (Δφ) déterminée, de la distance de prise de vue (D) et de la géométrie du dispositif radar (14), la direction transverse étant une direction orthogonale à la direction de visée (V), • une sous-étape de détermination d’une dimension radiale (Lrad) du navire (10) suivant une direction radiale en fonction du masque (M(x, y)) du navire (10), et de la fréquence d’échantillonnage (feCh), la direction radiale étant la direction de visée (V), et • une sous-étape de détermination de la dimension caractéristique en fonction de la dimension radiale (Lrad) et de la dimension transverse (Ltrans) déterminées.
- 3, - Procédé selon la revendication 2, dans lequel la sous-étape de détermination d’une dimension transverse (Ltrans) du navire (10) comprend :• le calcul d’une extension angulaire (5G) correspondant à la plage de différences de phase (Δφ) déterminée en fonction de la géométrie du dispositif radar (14) et de la plage de différences de phase déterminée (Δφ), et • le calcul de la dimension transverse (Ltrans) en fonction de l’extension angulaire calculée (5G) et de la distance de visée (D).
- 4, - Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’étape de détermination de la plage de différences de phase (Δφ) comprend .• une sous-étape de calcul, pour chaque ensemble de pixels du masque (M(x, y)) ayant la même case doppler, d’une différence de phase intermédiaire (Δφίηΐ) en fonction des signaux radar reçus par chacune des deux voies de réception (A, B) et correspondant aux pixels dudit ensemble, et • une sous-étape d’obtention de la plage de différences de phase (Δφ) en fonction des différences de phase intermédiaires (ûq>int) calculées.
- 5, - Procédé de détermination selon la revendication 4, dans lequel pour chaque ensemble de pixels du masque (M(x, y)) ayant la même case doppler, le calcul de la différence de phase intermédiaire (Δφ,η() comprend :• le calcul, pour chaque pixel de l’ensemble, du produit du signal reçu sur la première voie de réception (A) et correspondant audit pixel par le conjuguée du signal reçu sur la deuxième voie de réception (B) et correspondant audit pixel, • le calcul de la somme des produits calculés, la différence de phase intermédiaire (A(pint) pour ledit ensemble étant l’argument de la somme calculée.
- 6, - Procédé selon la revendication 4 ou 5, dans lequel l’étape de détermination de la plage de différences de phase (Δφ) comprend une sous-étape de calcul d’une régression linéaire des différences de phase intermédiaires (A(pint) par rapport aux cases doppler du masque (M(x, y)).
- 7, - Procédé selon les revendications 5 et 6, dans lequel le calcul des différences de phase intermédiaires (A(pint) comprend, en outre, pour chaque ensemble de pixels du masque (M(x, y)) ayant la même case doppler, le calcul du module de la somme calculée, les différences de phase intermédiaires utilisées pour le calcul de la régression linéaire étant pondérées par les modules calculés correspondants.
- 8, - Procédé selon la revendication 6 ou 7, dans lequel l’étape de détermination de la plage de différences de phase (Δφ) comprend également :• une sous-étape de calcul de l’écart entre chaque différence de phase intermédiaire (A(pint) et la projection de ladite différence de phase intermédiaire (A(pint) sur la droite issue de la régression linéaire calculée, et • une sous-étape d’élimination des différences de phase intermédiaires (A(pint) dont les écarts calculés sont strictement supérieurs à un seuil, les sous-étapes de calcul d’une régression linéaire, de calcul d’écarts et d’élimination étant répétées pour les valeurs restantes de différences de phase intermédiaires (A<pint), la plage de différences de phase (Δφ) étant obtenue en fonction de la pente de la dernière régression linéaire calculée.
- 9, - Système électronique (12) de détermination d’au moins une dimension caractéristique d’un navire (10), telle que la longueur ou la largeur du navire (10), le système électronique (12) comprenant un dispositif radar (14) et un calculateur (16), le dispositif radar (14) comprenant au moins deux voies (A, B) distinctes de réception d’un signal radar, le système électronique (12) étant propre à mettre en œuvre un procédé de détermination selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.16
- 10.- Aéronef (11) comprenant un système électronique de détermination (12) selon la revendication 9.
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